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案例頻道溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要參數(shù)之一,具有非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變、時(shí)滯等特性。在自動控制的領(lǐng)域里，如果被控對象具有上述特性，往往很難獲得精確的數(shù)學(xué)模型，并且由于傳統(tǒng)的經(jīng)典控制方法是建立在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的，沒有數(shù)學(xué)模型，這些經(jīng)典的控制方法是很難獲得良好的動態(tài)和靜態(tài)性能的。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等要求越來越高。在動態(tài)溫度控制系統(tǒng)中，采用PID控制的理論和技術(shù)都很成熟，且具有廣泛的實(shí)用性。但是不足之處是常規(guī)PID算法在大偏差時(shí)易出現(xiàn)積分飽和，控制時(shí)間過長，參數(shù)整定也很困難。同時(shí)由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的多變性和非線性，在對滯后大的溫度控制過程中易出現(xiàn)大的超調(diào)量，甚至可能會出現(xiàn)失控的現(xiàn)象。
電阻爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng)，開關(guān)爐門、加熱材料、環(huán)境溫度以及電網(wǎng)電壓等都影響控制過程，傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的模型基礎(chǔ)上，難以保證加熱工藝要求。因此本文引入模糊控制，采用模糊PID算法，運(yùn)用AT89C2051單片機(jī)對電阻爐實(shí)現(xiàn)智能的溫度控制，可以解決上述的種種不足，從而實(shí)現(xiàn)高精度控制。
1 模糊PID控制器的理論基礎(chǔ)
模糊控制是一種模仿人的智能的控制方法，它不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型，而是依據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)通過對模糊信息的處理做出對復(fù)雜對象的控制。模糊控制是建立在模糊推理基礎(chǔ)上的一種非線性控制策略，它通過模糊語言表達(dá)了人們的操作經(jīng)驗(yàn)以及常識推理規(guī)則。采用這種控制策略的控制器就叫模糊控制器，它是一種語言型控制器，在近年來得到很快的發(fā)展。模糊控制器是以模糊集理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，它能夠方便地將專家的經(jīng)驗(yàn)與推理輸入到計(jì)算機(jī)中,使計(jì)算機(jī)在控制時(shí)可以像人一樣思考并解決問題,從而達(dá)到控制被控對象的目的。實(shí)踐證明模糊控制器有更快的響應(yīng)和更小的超調(diào),對過程參數(shù)的變化也不敏感,具有很強(qiáng)的魯棒性,可以克服非線性因素的影響。模糊控制器的明顯的特點(diǎn)總結(jié)為以下五點(diǎn)：
（1）無需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型
（2）是一種反映人類智慧思維的智能控制
（3）易被人們接受
（4）構(gòu)造容易
（5）魯棒性好
基于模糊控制具有以上如此明顯的優(yōu)點(diǎn)，所以模糊控制非常適用于非線性、數(shù)學(xué)模型不確定的控制對象，對被控對象的時(shí)滯非線性和時(shí)變性具有一定的適應(yīng)能力，同時(shí)對噪聲也有較強(qiáng)的抑制作用。但模糊控制器本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差，難以達(dá)到較高的控制精度，而 PID 控制正好可以彌補(bǔ)其不足。因此如果采用模糊控制與經(jīng)典PID 控制相結(jié)合的控制策略,則可以揚(yáng)長避短,使系統(tǒng)既有PID 控制的精度高的特點(diǎn),又具有模糊控制的靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
模糊PID控制器是模糊控制器與常規(guī)PID控制器的結(jié)合， 在PID 算法的基礎(chǔ)上，利用模糊推理判斷的思想，根據(jù)不同的偏差e、偏差變化△e對PID控制器的參數(shù)Kp、Ki、Kd進(jìn)行在線的整定，傳統(tǒng)的PID控制器在獲得新的Kp、Ki、Kd后，對控制對象輸出控制量。
模糊控制控制與PID 控制結(jié)合的方法多種多樣,
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